基于DSP的计算机网络炉温解藕控制系统–主控端开题报告

 2022-10-02 21:59:10

1. 研究目的与意义

当在一个炉体内要控制两个以上的温度时,炉温解藕控制系统设计就成了现代工厂热源控制的一个重要课题,本课题旨在通过建立一个炉温网络解藕控制系统,让主控端通过网络采集客户端的炉温并加以解藕控制,以达到较好的控制精度。以往采用经典的PID控制方法,由于不能解决两个温度之间的耦合,这样既耗能又不能达到精准控制。而采用解藕PID控制后,由于有经过严密推敲的控制算法的帮助,进而就可达到较好的控制效果。网络控制是现代工厂各项管理的基本要求,通过主控端来控制多台下位机的炉温温度,可以提高自动化控制的规模效益。

本课题旨在通过建立一个炉温网络解藕控制系统,让主控端通过网络采集客户端的炉温并加以解藕控制。以达到较好的控制精度。本课题加入DSP2812数字信号处理器实验装置以实现控制系统的小型化

2. 课题关键问题和重难点

1.关键问题:

1、炉温信号的收集,采用何种方式收集才能减小误差。

2、因为AD590是通过电流反应温度的,但AD590产生的电流非常小,所以这时候需要一个放大器来实现

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3. 国内外研究现状(文献综述)

多输入多输出(MIMO)系统内部结构复杂,往往存在有一定程度的耦合作用,一个输入信号的变化可能会使用多输出量发生变化,每个输出量也不止受一个输入信号的影响。对于这种存在的耦合的对象,工业过程的控制要求系统能够安全稳定地运行,又有较好的调节性能,能以较小的误差跟踪设定值的变化,并使稳态误差为零。为了达到高质量的控制性能,必须进行解耦设计,构成一个解耦控制系统。近年来,自动控制的另一个发展方向智能控制取得了较大进展,智能控制不同于经典控制理论和现代控制理论的处理方法,控制器不在是单一的数学解析模型,而是数学解析模型和知识系统的想结合的广义模型。

耦合是生产过程控制系统普遍存在的一种现象,生产过程是一种有序过程,环环相扣,变量间关系错综复杂,一个过程变量的波动往往会影响多个变量的变化,被控制变量与操作变量在调整过程互相影响的对象成为耦合对象,而解除其中耦合关系的过程称之为解耦。

DSP发展历程大致分为三个阶段:20世纪70年代理论先行,80年代产品普及,90年代突飞猛进。在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU(微处理器)来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速、实时的要求。因此,直到20世纪70年代,才有人提出DSP的理论和算法基础。那时的DSP仅仅停留在教科书上,即便是研制出来的DSP系统也是由分立的元件组成的,其应用领域仅限于军事、航空航天部门。

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4. 研究方案

我们要控制温度首先就是对温度进行检测。可以采用温度传感AD590。AD590产生的电流与绝对温度成正比,温度每增加1℃,其电流增加1μA,它可接收的工作电压为4V~30V,检测的温度范围为-55℃~ 150℃。它有非常好的线性输出性能,与其他温度传感器比较,具有灵敏度高、线性好、简便的特点。

AD590是通过电流反映温度的,而AD590产生的电流非常小,自然加在电阻两端的电压也非常的小,电压变化的幅度也很小,所以必须通过放大电路对其进行放大,其LM741具有功耗小,性能好等优点,因此我们采用LM741组成比例放大器。本设计中一共使用了3个比例放大器,但是其作用是不一样的。这样既保证了信号的阻抗匹配,又使其相位保持不变。

由于单片机只能处理电信号,而温度信号不能直接送给单片机,所以需要通过A/D转换来实现对温度的控制。A/D转换器是用于把模拟量转换成数字量的元器件,把输入的模拟电压直接转换成数字代码,A/D转换器目前应用广泛。本电路中的ADC0804是8位逐次逼近型的A/D转换器,转换速度快、精度较高,能够达到设计的要求,所以决定本设计电路用ADC0804作为模数转换的器件。

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5. 工作计划

第1周:接受任务书,领会课题含义,查阅资料,阅读文献,理解课题,掌握DSP的工作原理;

第2周:继续查阅相关资料,并翻译不少于3000字的外文文献,论证设计的可行性,研究设计方案和设计思路;

第3周:确定设计方案和关键技术,熟悉相关软件的使用方法。

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